JPS63103869A - ＺｒＯ↓２質不定形耐火物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、鉄鋼、非鉄、ガラスなどの各種窯炉、溶湯容
器内張り、溶湯接触部材用に適したｒａ−Ｚｒ（ｈ含有
不定形耐火物に関するものである。

［従来の技術］ 不定形耐火物は、施工が容易なことや、施工後比較的短
時間で使用可能になるなどのために、各種窯炉用炉材と
して広く使用されているが、それらの多くは耐火性粒子
としてＡｌ２Ｏ３゜ＭｇＯ，ＭｇＯ−Ｃｒ２Ｏ３などの
酸化物耐火粒子を用いたものであった。

［発明の解決しようとする問題点］ しかし、これらの従来不定形耐火物は、耐火粒子とし−
ｃＡ１２ｏ３．　ＭｇＯ，ＭｇＯ−Ｃｒ２Ｏ３などを用
いているため、溶融金属や溶融ガラスに対する１耐食性
、耐侵透性が不十分であるという欠点を有していた。

一方、溶融金属、溶融ガラスに対して優れた耐食性、１
Ｍ浸透性を有するＺ　ｒ０２は、耐火性骨材として使用
されれば、優れた性能を発揮することは知られている。

しかしながらＺｒＯ２粒子は約１１５０℃で単斜晶、正
方品の転移に伴なう体積変化を生じ、耐火物の組織劣化
を誘導するなどの理由により不定形耐火物としては実用
化されていなかった。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、前述の問題点を解決すべくなされたもので、
＃火性粒子８５〜９９ｗｔ％と、アルミナ質セメントを
３０〜１００ｗｔ％含む結合材１５〜ｌｖ％から成る不
定形耐火物であって、耐火性粒子の８０〜９５ｗｔ％が
単斜晶Ｚｒ（Ｌ＋　（ｍ−Ｚｒ０２）粒子で、残りが、
Ｐ２Ｏ５，Ｎａ２Ｏ，Ａｌ２Ｏ３及び５ｉ０２から成る
ガラス相であり、このガラス相が耐火粒子である単斜晶
ＺｒＯ２粒子の回りを被覆してなることを特徴とする単
斜晶ＺｒＯ；＋質不定形耐火物に関するものである。

本発明不定形耐火物に使用される耐火性粒子は、このよ
うに基本的には単斜晶ＺｒＯ２とその回りに存在してい
るガラス相とからなるものであり、これらが不定形耐火
物の主成分として実用しうる理由は次の通りである。

まず、ガラス相が５ｗｔ％未満では、転移温度における
体積変化を吸収できず、残留応力の発生により脆弱化す
る。又、２０％いより多いと溶融金属、溶融ガラスに対
する耐食性や高温強度が低下するなどの理由から、ガラ
ス相は少なくとも５〜２０％は必要である。このように
単斜晶Ｚ　ｒ０２粒子の回りに存在しているガラス相は
ＺｒＯ２の転移温度における体積変化を吸収できるため
耐火粒子の崩壊を防げる。−力、ＭｇＯやＣａ（３など
で安定化したＺ　ｒ０２を耐火粒子として使用した際に
は、安定化剤であるＭｇＯやＣａＯが、溶融金属や溶融
ガラスと反応し、脱安定化を起こす。

このように安定化Ｚ　ｒｏ２の耐火粒子は、転移温度に
おいて崩壊し形状を維持できなくなるため不定形耐火物
の骨材としては不十分である。

なお、このように単斜晶ＺｒＯ２結晶とガラス相からな
る粒子は高ＺｒＯ；＋質の不定形耐火物骨材として有用
であることが見い出されたのであるが、目的を達成しう
るガラス相として特に好ましいものは次のようなもので
ある。

即ち、例えばＰ２Ｏ５，Ｎａ２Ｏ，Ａｌ２Ｏ３及びＳ　
ｉ０２からなるものがそれであり、さらに具体的にはそ
れらの割合が重量％で、２２０５３〜７％、Ｎａ２Ｏ２
〜５％、Ａｌ２Ｏ３１２〜２０％及び残部の大部分が５
ｉ０７から構成されているものである。

なお、このような耐火性粒子は例えば次のようにして得
ることが可能である。

即ち、ＺｒＯ２原料と所望のガラス質を形成しうる成分
原料の所定量を混合し、電気アーク溶融により溶融物を
生成させ、それをカーボンの鋳型に流し込み自然冷却さ
せる。冷却した後粉砕し、耐火性粒子を調製した。この
ようにして得られた耐火性粒子は単斜晶ＺｒＯ２結晶粒
の回りにガラス相が存在した二重構造となっている。

次に結合材としては、アルミナ賀セメントヲ３０〜１０
０ｗｔ％含有し、その他の成分は超微粉Ａｌ２Ｏ３、超
微粉５ｉ０２などから成る通常の不定形耐火物の結合材
と同様で良い。耐火性粒子８５〜９９ｗｔ％、結合材１
５〜１ｗｔ％で何ら差しつかえ無いが、特に望ましくは
、前者を８８〜９７ｗｔ％、後者を１２〜３ｗｔ％とす
ることである。

ここで、結合材としてアルミナ質セメントを結合材中央
なくとも３０〜１００％とすることは単斜晶Ｚ　ｒ０７
質不定形耐火物として必要な高温及び乾燥強度を保持す
るうえで必要なためであるが、より望ましい態様は結合
材中にアルミナ質セメントの一部をａ微粉で置き換える
ことであり、このようにすることで熱間強度と耐食性が
向上可能となる。。

尚、本発明で結合材としてのアルミナ質セメントとは一
般にカルシウムアルミネートを主成分とする種々のアル
ミナセメントであってもよく、超微粉とは粒径１０牌］
以下のよく知られている種々の結合材であってもよく、
また他の結合材としては、リン酸塩、エチルシリケート
、水ガラス、乳酸塩なども一部使用可能である。

また、本発明で耐火性粒子は主成分として予め全部又は
大部分は耐火物としての骨材部を構成するものであって
、通常種々の粒度のものが使い分けできるが、一般的に
は２０＋＋ｍ〜２０ｐｍの範囲で適正な粒度配合が選択
される。

本発明は基本的には以上の如き構成からなるもので、こ
れらに施工に際して所定量の水を加えて使用するもので
あるが、これらの機能をより有効に発揮せしめるに適切
な添加剤も見い出されており、それは硬化調整剤である
。

硬化調整剤は、任意のものが使用可能であるが、本発明
では好ましくはアルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸
化物又は水酸化物又は炭酸化物又は塩の０．０５〜０．
２重量％（外掛は重量）を添加することにより、単斜晶
ＺｒＯ２含有不定形耐火物の硬化時間を適正に保つこと
ができる。

硬化調整剤含有量が０．０５ｗｔ％以下では、硬化時間
調整の効果が殆どなく、　０．２ｗｔ％以上では瞬結を
起こすのがその限定理由である。これらアルカリ金属又
はアルカリ土類金属の酸化物又は水酸化物又は炭酸化物
などは、耐火性粒子と結合材の混合物にあらかじめ混ぜ
ておくか、あるいは混練時に加える水に溶解又は懸濁さ
せて添加すれば良い。

［実施例］ 実施例を表１に示す。

表中に示した各原料を万能ミキサーで混合しながら、表
中に示した水量を添加し、混練物を得た。これを４０Ｘ
　４０Ｘ　１６０の型にパイブレーク−で振動をかけな
がら鋳込み、所定時間養生し、脱型後１１０℃Ｘ１２時
間乾燥した。

熱間強度は、乾燥品の１２５０℃での曲げ強度（ｋｇ／
ｃｍ２　）を示した。耐熱衝撃性は１３００°ＣＸ３時
間焼成した焼成品を１３００°Ｃに保った電気炉の中に
入れ１５分間保持した後、電気炉から取出し、室温まで
急冷するサイクルを繰返すことで剥離量が焼成品重量の
５％以上となった際の繰返し回数を示した。

耐食性は乾燥品を１５５０℃の溶鋼に１５分間あるいは
、１４００℃の溶融ソーダライムガラスに１時間、浸漬
することにより調べ、侵食量（ｍｍ）は最大侵食量で示
した。

比較例として、ＭｇＯ安定化ジルコニアを耐火性粒子と
し、アルミナ賀セメントを含む結合材を　１〜１５ｗｔ
％添加した不定形耐火物とアルミナ質キャスタブル（Ａ
Ｉ２０３含有量３６％、＃熱温度１７００°Ｃ）のデー
タを示した。

（注１）ｌｉＩｌｔ火性粒子は、所定配合の原料を電気
溶融し、冷却再固化せしめたものを粉砕したもので単斜
晶ＺｒＯ２とガラス相からなっているものを使用。表中
各サンプル毎に粗、中、微粒ともＺ　ｒ０２とガラス相
の割合は同じものである。表において例えばサンプルｌ
は、単斜晶Ｚｒ０２９０ニガラス相５の割合の耐火性粒
子を使用しこれを結合材との含量中９５重量％配合した
ことを示している。

（注２　）　ｍ−ＺｒＯ２粒子のガラス相の分析値は。

重量％で、Ｐ２Ｏ５８％、Ｎａ２Ｏ５％、Ａｌ２０３１
７％、Ｓ　ｉ０２７１％、残部としてＴ　ｉ０３を　１
％以下含んでいるもの。

（注３）＃天性粒子において、粗粒は４．７６〜１．１
９ｍｍ、中粒は１．１９〜０．１０５ｍｍ　、微粒は０
．１０５ｍ１１１以下を使用。

（注４）　結合材のアルミナセメントはＣａＯ・Ａｌ２
Ｏ３を主成分とするものでＡｈ０３含有量７５％、比表
面積８０００ｃｍ２　／ｇ　　（８８ｇ　ｍ以上の粒子
０．２％）のもの。

（注５）結合材の超微粉は粒径５μｍ以下のもの。

（注６）硬化調整剤としてのＣａＯの粒径は。

４４ル履以下のもの。

［発明の効果コ 以上の如く、本発明は単斜晶Ｚ　ｒｏ２含有不定形耐火
物で、溶融金属、溶融ガラスに対する優れた耐食性を有
し、しかも高温強度、耐熱衝撃性も備えていることから
、製鉄プロセスの溶銑、溶鋼の容器打張り材、窯炉用炉
材として幅広い用途に適切に使用可能であり、その工業
的価値は多大である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　耐火性粒子８５〜９９％と、アルミナ質セメントを３
   ０〜１００重量％含む結合材１５〜１重量％からなる不
   定形耐火物であって、該耐火性粒子はその８０〜９５重
   量％が単斜晶のＺｒＯ＿２粒子でそのＺｒＯ＿２粒の回
   りにガラス相を２０〜５重量％含むものであることを特
   徴とするＺｒＯ＿２質不定形耐火物。